CN114483388A - 一种预汽化燃油发动机 - Google Patents

Abstract

一种预汽化燃油发动机，通过在发动机供油管路上串接一套智能控制温度的加热装置，用预汽化燃烧技术取代了雾化燃烧技术，大幅度提高了热效率和输出功率，同时降低污染。

Description

一种预汽化燃油发动机

本发明属于燃油燃烧应用技术，特别涉及到燃油发动机燃烧技术。

发动机俗称热机，同时也是一个推进器，是广泛应用于车、船、飞机的动力装置。燃油发动机现有三种类型，分别是活塞式、转子式、涡轮式发动机。其中活塞式和转子式是冲程作功模式，涡轮式是持续燃烧作功模式。作功方法是雾化燃烧技术。随着社会进步和科技发展，人们对净化环境和资源利用效率提出了更高要求，相继出台了有关标准，有国标、美标、欧标、国际标准等，对燃油发动机热效率和污染排放规定了明确指标。

下面分析活塞式和转子式发动机在作功冲程中的状态，以自吸式汽柴油发动机为例，在作功冲程中，当液相的雾化燃油喷发进入气缸内，与先进入缸内的空气混合，被下行活塞压缩到下顶点时被点燃，混合油气燃烧，气体膨胀，推动活塞作功到上顶点结束。整个作功冲程的时间是以多少个毫秒计算的。

但问题是，液体燃料燃烧特性是：必须在气化后才能补氧燃烧，进入汽缸内的液相燃油要达到汽相，需要被加热和升温的时间，当混合油气被下行活塞压缩到下顶点被点燃，液相燃油经过被加热到汽化后再燃烧作功。这个加热相变过程既占用整个作功冲程中的大量时间，燃烧同时产生了CO₂，直接抑制燃烧反应正常升温，汽缸内就达不到应有的高温。根据热力学公式，容积恒定温度压力成正比的定义，当温度不达标，压力就不达标，最终是输出功率不达标，大幅度降低了热效率和输出功率，燃烧不净的燃油就成为了污染源。

分析涡喷发动机在燃烧作功中的状态，从喷嘴喷发的液相雾化燃油进入燃烧室，与从高压压气室进入的高压汽流混合时被点燃，燃烧室形成了高温高压的火焰状态。在后续高压气流的压力下，驱动涡轮旋转，对涡轮作功后，从涡轮叶片间的空隙进入到燃烧室尾部。从尾喷口向后高速喷发，形成推力，完成作功过程。

但问题是，进入燃烧室内的液相燃油是被室内高温火焰加热达到汽相的，加热相变过程同时产生了CO₂，使燃烧室内燃烧反应的条件恶化，燃油内能在反应瞬间不能全部释放，燃烧室内达不到应有的高温高压指标，降低了推进功率和热效率。

本发明的目的是向社会提供一种全面提升发动机效能的方法，依据对燃油燃烧技术的了解和研究，本人认为可以采用预气化燃烧技术取代雾化燃烧技术。

本发明的目的是这样达到的：用一套智能控制温度的燃油加热装置，串接在发动机供油管路上。该装置的功能控制燃油被加热到设定温度区间，确保从喷嘴喷发的燃油是汽相，即油蒸气状态。当油蒸气喷发时，温度高、密度低，本就具有被加热的潜热，炭氢分子体积膨胀，能获得更多的空气助燃，燃烧速率高且快，一旦被点燃，瞬间就释放全部内能，炭氢分子彻底烧干净。

在涡喷发动机的燃烧室内，高压气流提供充足的氧化剂，当与从喷嘴喷发的油蒸气混合时被点燃，燃烧反应强烈。燃烧内能瞬间全部释放，燃烧室内就达到应有的高温高压指标，大幅度提高热效率和推进功率，同时消灭了烟尘污染。

在活塞式和转子式的作功冲程中，当油蒸气进入汽缸内与预先进入的空气混合，被下行活塞压缩到下顶点时被点燃，混合油气就燃烧作功，燃油内能瞬间全部释放，缸内的温度压力就达到应有的指标，大幅度提高了输出功率和热效率，同时消灭了烟尘污染。

根据燃油比热容，当设定燃油喷发温度在500℃-650℃时，能耗约占3％，可以从发动机排放的废热中汲取部分或全部热能，减少加热装置的能耗。发动机应用预汽化燃烧技术，拓宽了适用油的品种，只要是无硫低氮热值相近的轻油都可使用。

发动机指标中，查不到预汽化燃烧技术相关指标和鉴定方法，现参考中华人民共和国船舶行业标准CB/T3263-2004有关雾化燃烧和汽化燃烧热效率条款作估算依据：针对涡喷发动机，运用预汽化燃烧技术可提高热效率约30％，针对活塞式、转子式发动机，自吸气式运用预汽化燃烧技术，可提高热效率>50％。

Claims (3)

1.一种预汽化燃油发动机，特征在于：通过在发动机供油管路串接一套智能控制温度的燃油加热装置，确保从喷嘴喷发的燃油是汽相状态，即油蒸汽状态。

2.根据权利要求1所述的一种预汽化燃油发动机，特征在于智能控制温度加热装置，可适用于活塞式发动机、转子式发动机、涡轮式发动机。

3.根据权利要求1所述的预汽化发动机，特征在于，智能控制温度加热装置可以利用发动机排放的废热获得加热燃油的部分或全部热能。